Nesse estudo procurou-se avaliar o impacto do aditivo dióxido de titânio, mistura anatase-rutila, no comportamento fotocrômico de nanocompósitos baseados em materiais híbridos do tipo silicatos orgânicos (Ormosis) contendo ácido fosfotúngstico, \'H IND.3\'PW IND.12\'O IND.40\'. O material híbrido foi obtido via processo sol-gel tendo sido caracterizado quanto à sua morfologia por Microscopia óptica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), que mostrou que os filmes em geral são pouco rugosos e homogêneos. Estudos de Espectroscopia Vibracional (Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho e Raman) confirmaram a integridade do heteropoliânion fosfotungstato e a formação de uma rede tridimensional de silicatos, assim como, permitiram identificar a abertura do anel oxirano para formar um poli(óxido de etileno) ramificado, caracterizando a formação de um material híbrido classe II. A Espectroscopia de absorção na região do Ultra-violeta visível (UV-vis) ou espectroscopia eletrônica, além de confirmar a integridade química da espécie fosfotungstato, permitiu acompanhar a formação de heteropoliazuis mono- e duplamente reduzidos de maneira quantitativa. A cristalinidade dos materiais foi avaliada por Difração de raios-x (DRX) e mostrando que o sólido resultante é amorfo. Os estudos espectroscópicos permitiram inferir que a interação entre os polioxometalatos e as nanopartículas de \'TI\'O IND.2\' deve ser fraca, entretanto, estudos posteriores são necessários para confirmar isto. A adição de nanopartículas leva a um material mais sensível à radiação UV, entretanto, não há uma correlação linear entre massa de nanopartículas adicionada e variação de absorbância devido à irradiação. / In this study we evaluated the impact of the additive titanium dioxide, anatase-rutile mixture, Photochromic behavior of nanocomposite materials based on hybrid organic-type silicates (Ormosia) containing phosphotungstic acid, \'H IND.3\'PW IND.12\'O IND.40\'. The hybrid material was obtained via sol-gel process has been characterized for their morphology by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM), which showed that the films are often little rough and smooth. Studies of Vibrational Spectroscopy (Absorption Spectroscopy in the infrared and Raman) confirmed the integrity of phosphotungstic acid and the formation of a three-dimensional network of silicates, as well as the opening of the oxirane ring to form a poly (ethylene oxide) branched characterizing the formation of a hybrid class II material. The absorption spectroscopy in the region of Ultra-violet visible (UV-vis) to confirm the chemical integrity of phosphotungstate species, allowed us to track the formation of mono-and doubly heteropolyblues reduced quantitatively. The crystallinity of the materials was evaluated by x-ray diffraction (XRD) and showed us that the resulting solid is amorphous. The spectroscopic studies allowed us to infer that the interaction between polyoxometalates and \'TI\'O IND.2\' nanoparticles should be weak, however, further studies are needed to confirm this. The addition of nanoparticles leads to a material more sensitive to UV radiation, however, there is not a linear correlation between mass of nanoparticles added and absorbance variation due to irradiation.

Neste trabalho, materiais fotocrômicos foram preparados pela imobilização de um heteropolioxometalato do tipo Keggin, fosfotungstato [PW12O40]3- (HPW) em uma matriz híbrida do tipo Ormosil (do inglês Organically Modified Silicates). Estudou-se o impacto da adição dos cátions divalentes Zn2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ e Ba2+ sobre as propriedades dos filmes de Ormosil-Fosfotungstato. Os materiais foram preparados pelo método sol-gel e depositados na forma de filmes em diferentes substratos pela técnica de dip-coating. A formação da rede híbrida de organosilicato e a presença do [PW12O40]3- com sua estrutura de Keggin intacta nos materiais foram comprovadas pelas técnicas de espectroscopia vibracional (FTIR e Raman). Os difratogramas de raios-X das amostras de xerogéis demonstram que os materiais apresentam caráter semicristalino, sendo que um pico na região de 2θ<10° sugere a formação de unidades discretas de octasilsesquioxanos e/ou lamelas de silicato. Estudos de microscopia eletrônica de transmissão revelaram que a adição dos cátions durante a síntese induz a precipitação de nano-aglomerados constituídos de HPW e dos cátions dopantes. A análise do XANES na borda K do Zn sugere que os cátions dopantes Zn2+ estão associados aos heteropoliânions em aglomerados do sal [Zn(OH2)6]x/2Hx-3PW12O40. A imobilização destes aglomerados na rede de organosilicato durante a deposição dos filmes acarreta na preparação de filmes com maior quantidade incorporada de fosfotungstato, como demonstrado pela análise de XRF. A formação dos aglomerados é favorecida pela presença dos cátions maiores, sendo que a adição do Ba2+, que possui maior raio iônico dentre os cátions aqui estudados, permite a incorporação de quase sete vezes mais fosfotungstatp no filme de Ormosil. Essa maior incorporação dea espécie fotoativa nos filmes híbridos se reflete no aumento resposta fotocrômica dos filmes dopados de 35% (amostra dopada com Mg2+) até 685% (amostra dopada com Ba2+). Assim, a adição dos cátions, sobretudo daqueles com maior raio iônico, durante a síntese sol-gel do nanocompósito Ormosil-fosfotungstato representa uma estratégia simples e bastante reprodutível para a preparação de filmes com propriedades fotocrômicas aprimoradas. A elevada resposta fotocrômica dos filmes dopados os torna bons candidatos a serem aplicados como dosímetros colorimétricos da radiação UV. / In this study photohromic materials wer prepared by the entrapment of the Keggin heteropoyoxometalate phosphoungstate [PW12O40]3 (HPW) in a Ormosil (Organically Modified Silicates) hybrid matrix. We evaluated the impact of the addition of the divalent cations Zn2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ and Ba2+ on the properties of Ormosil-phosphotungstate films. The materials were prepared by sol-gel route and deposited as thin films on different substrates by dip coating method. The formation of the hybrid organosilicate network and the presence of the Keggin heteropolianion [PW12O40]3- were confirmed by FTIR and Raman vibrational spectroscopies. The x-ray diffractograms of the xerogels samples indicated that the materials present semi-crystalline behavior. A broad diffraction peak in the 2θ<10° region pointsto the possible formation octasilsesquioxane discrete units and/or silicate lamellae. Transmission electron microscopy studies revealed that the cations addition during the sol-gel synthesis induces the precipitation of nano-agglomerates composed of HPW and the doping cations. Zn K-edge XANES analysis suggests that the Zn2+ doping cations are associated to the heteropolianions forming [Zn(OH2)6]x/2Hx-3PW12O40 salt agglomerates. The entrapment of these agglomerates in the organosilicate network during dip-coating deposition results in the preparation of films with enhanced incorporation of phosphotungstate as demonstrated by XRF analysis. Ba2+ doping enhances in almost seven times the amount of incorporated phosphotungstate. This behavior is explained by the fact that as the solubility of polyoxometalate salts greatly decreases with the increase counter cation size, the formation of the agglomerates is favored in the presence of the larger cations (Sr2+ and Ba2+). The enhanced incorporation of the photoactive specie reflects on the phtochromic response of the doped hybrud films, wich increases in the range of 35% (Mg2+ doped sample) to 685% (Ba2+ doped sample). Therefore, the addition of the cations during sol-gel synthesis of the Ormosil-phosphotungstate nanocomposite represents a simple and reproducible strategy for the preparation of films with enhanced photochromic properties. These highly photochromic hybrid films are promising candidates for the design of practical UV-sensing devices and dosimeters.

Fotocromismo refere-se ao fenômeno reversível no qual um material altera sua coloração quando irradiado com luz. Neste trabalho, é analisada a estrutura de materiais híbridos formada por poliânions de ácido 12-tungstofosfórico (H3PW12O40, HPW) HPW) inseridos em uma matriz de silicatos orgânico-inorgânica (ormosil). Estes materiais apresentam atividade fotocrômica na faixa do UV (~200nm). Os complexos analisados correspondem a formulações contendo 3-aminopropiltrietóxisilano (APTS), butironitrilatrietoxisilano (BUT), feniltrietóxisilano (FTS), tetraetilortosilicato (TEOS) e 3-glicidoxipropilltrimetóxisilano (GLYMO), com concentrações variadas dos precursores, objetivando o controle da resposta fotocrômica, visando a aplicação destes materiais em dosímetros de UV de baixo custo. Os complexos são constituídos de três componentes principais: a matriz inorgânica de silicatos, responsável pelas propriedades mecânicas dos complexos; os grupos orgânicos, que fornecem elétrons para a redução do HPW; e o poliânion de HPW, que é responsável pelo efeito fotocrômico. O objetivo deste trabalho é obter uma descrição da estrutura das três partes do híbrido e a da interação entre elas, que permita avançar na compreensão do fenômeno fotocrômico e oriente no processo de preparação destes complexos. Foi utilizada a técnica da Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de alta resolução em estado sólido de 31P, 29Si e 13C para analisar, respectivamente, os ambientes de coordenação do poliânion, a distribuição de espécies de silicatos na rede inorgânica e o estado dos grupos orgânicos vinculando a rede com os poliânions. Através de técnicas como a ressonância dupla de eco de spin (SEDOR) entre 1H e 31P, e a correlação heteronuclear (HETCOR) 1H-29Si, foi obtida informação de mais longo alcance sobre o ambiente de coordenação do HPW e da distribuição relativa de espécies da rede inorgânica. Os resultados de 31P-RMN mostram que em todos os complexos analisados os poliânions de HPW se mantêm íntegros e estão diluídos na matriz ormosil, sem existir segregação em ambientes hidratados. Mediante a RMN de 31P, não foram constatadas diferenças estruturais significativas com relação à interação dos grupos amina e nitrila com o poliânion. Os resultados de RMN de 29Si revelam uma matriz amorfa do ormosil, contendo espécies tetraédricas SiO4 e grupos de organosilicatos com uma e duas ligações Si-C. A conectividade média da matriz de ormosil é invariante entre os diferentes complexos. Os experimentos de 13C-RMN mostram que o GLYMO é o único precursor cujo grupo funcional sofre algum tipo de reação, resultando em grupos diol que restringem a mobilidade do poliânion. Foi demonstrada pela primeira vez a possibilidade de analisar o processo fotocrômico através de RMN de 31P em amostras irradiadas, verificando a reversibilidade do processo a nível atômico. / The photocromic effect is the reversible change in the color of a material upon irradiation in the range UV-VIS-IR. In this work, the structure of photochromic ormosils complexes based on 12-phosphotungstic acid (H3PW12O40, HPW) was analyzed. These hybrid materials exhibit photochromic response in the UV range (~200nm). The analyzed compositions contain 3- aminopropyltriethoxysilane (APTS), butyronitriletriethoxysilane (BUT) and phenyltriethoxysilane (PhTS), tetraethylortosilicate (TEOS) and 3- Glycidoxypropyltrimethoxysilane (GLYMO), which where developed aiming to control the photochromic response for application of these materials in low-cost UV dosimeters. The structure of these complexes has three main building blocks: the inorganic silica matrix, responsible for mechanical properties; the HPW polyanion, responsible for the photochromic response; and the organic functionalities, providing electrons to the HPW during the reduction process induced by irradiation. The aim of this work is to obtain a structural description of these parts of the hybrid complexes, and their mutual interaction. This picture is relevant to the comprehension of the photochromic effect and to improve the preparation routes for these materials. High-resolution solid-state Nuclear Magnetic Resonance (NMR) techniques of 31P, 29Si and 13C NMR were applied to analyze, respectively, the polyanion coordination environment, the distribution of silicate species in the inorganic network, and the state of the organic functionalities linking the network with the polyanions. Using techniques based on the heteronuclear dipolar coupling, such as -31P Spin-Echo Double Resonance (SEDOR), and -29Si heteronuclear correlation (HETCOR), structural information on the 1H environment around 31P and the relative distribution of silicon species was obtained. The 31PNMR results show the chemical integrity of HPW polyanions in all complexes and the absence of segregation of these species in hydrated compounds. No significant differences were detected in the interaction of the polyanion with amine or nitride groups. The 29Si-NMR results reveal an amorphous ormosil matrix containing tetrahedral SiO4 species and organosilicates with one and two Si-C bonds. The average connectivity of the ormosil matrix is the same in all complexes. The 13C-NMR experiments show that GLYMO is the only reactive organic component, generating diol groups restricting the mobility of the HPW polyanion. Also, the possibility to analyze the photochromic process by 31P-NMR was demonstrated, verifying the reversibility of the process at atomic level.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-01-27Bitstream added on 2014-06-13T19:53:20Z : No. of bitstreams: 1 000760114.pdf: 1996873 bytes, checksum: 321cef3c84b3cd75bb92e9479007fbd7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O presente trabalho avalia o comportamento fotocrômico do heteropoliânion ácido 12-fosfotúngstico (HPW), dopante da matriz híbrida de Sílica, GPTS:TEOS. O efeito fotocrômico (EF) é dado pelo fotoescurecimento de uma espécie química, promovido por radiação eletromagnética, no caso o ultravioleta (UV), seguido do clareamento, depois de cessada a radiação. Este processo reversível é recorrente da oxi-redução eletrônica gerada no HPW. A matriz de Sílica (Dióxido de Silício) funcionalizada foi preparada a partir da hidrólise na mistura de Tetraetoxisilano (TEOS) e 3-Glicidoxipropiltrimetoxisilano (GPTS), importantes componentes que promovem grande valor de maleabilidade e suporte estrutural, devido a formações características dos aglomerados de grupos epóxi, presente no GPTS. As amostras foram obtidas a partir do processo Sol-Gel na forma de filmes finos em substrato de vidro por dip-coating (imersão/emersão controlada) e Xerogéis monolíticos, sem substrato, formados através da evaporação dos solventes envolvidos neste processo. A secagem à pressão ambiente e temperatura fixa em 80 °C permitiu uma boa produção de amostras e análises de absorção óptica e do comportamento térmico em relação às constantes de tempo no fotocromismo de filmes. Bandas com picos em 484 nm e 741 nm formaram-se dando uma coloração azul escura à amostra inicialmente incolor. A reversibilidade do fenômeno aconteceu em ambiente escuro e na presença de O2. Os solventes usados no processo de dopagem agiram de diferentes formas, elevando a absorção óptica de uma amostra em relação à outra após 50 dias mantidas a 40 °C: pode-se relacionar um efeito mais escuro (aumento de 59% na absorção) em filmes dopados com HPW dissolvidos por Tetrahidrofurano (THF) enquanto filmes dopados com HPW dissolvidos por Etanol Absoluto (EtOH) aumentaram seus níveis de absorção em 29%, ambos com a mesma concentração do cromóforo na... / This work evaluates the photochromic effect of the heteropolyacid 12-phosphotungstic acid (PWA) when allied to GPTS:TEOS, a hybrid Silica matrix. The Photochromic Effect is given by the photodarkening of a chemical specie, promoted by electromagnetic radiation, in this case UV, followed by a thermal bleaching, after ceased UV exposition. This reversible process occurs from an electronic oxi-reduction generated in PWA. Functionalized silica (Silicon dioxide) were prepared by hydrolysis on the mixture of Tetraethylorthosilicate (TEOS) and 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTS), important components involved in this process, given their capacity on the development of great bulk value materials and structural support, promoted by the functionalized silica agglomerates formation, due to the epoxy group from GPTS. Samples were fabricated by the Sol-Gel process, on the form of thin films on glass substrates by dip-coating (controlled immersion) and also monolithic Xerogels, no substrates, formed by the evaporation of the solvents involved at the process. The ambient pressure drying and fixed temperature at 80 °C allowed a good sample production and analysis such as optical absorbance and thermal behavior in relation to film photochromism time-constants. Bands with peaks at 484 nm and 741 nm were formed giving a bluish coloring to the sample, initially colorless. The reversibility on the phenomena, happened in a dark ambient and in the presence of O2. The solvents used on the doping process acted differently in comparison, elevating optical absorbance of one sample compared to the other after 50 days at 40°C: we relate a darker effect (absorption increase of 59%) on films doped with HPW solved in Tetrahydrofunran (THF) while the films doped with HPW solved in Ethanol (EtOH) had the absorption levels increased by 29%, both with same concentration of the chromophore in solution. Transmittance measures in a determined band wavelength (emission...

Neste trabalho, materiais fotocrômicos foram preparados pela imobilização de um heteropolioxometalato do tipo Keggin, fosfotungstato [PW12O40]3- (HPW) em uma matriz híbrida do tipo Ormosil (do inglês Organically Modified Silicates). Estudou-se o impacto da adição dos cátions divalentes Zn2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ e Ba2+ sobre as propriedades dos filmes de Ormosil-Fosfotungstato. Os materiais foram preparados pelo método sol-gel e depositados na forma de filmes em diferentes substratos pela técnica de dip-coating. A formação da rede híbrida de organosilicato e a presença do [PW12O40]3- com sua estrutura de Keggin intacta nos materiais foram comprovadas pelas técnicas de espectroscopia vibracional (FTIR e Raman). Os difratogramas de raios-X das amostras de xerogéis demonstram que os materiais apresentam caráter semicristalino, sendo que um pico na região de 2θ<10° sugere a formação de unidades discretas de octasilsesquioxanos e/ou lamelas de silicato. Estudos de microscopia eletrônica de transmissão revelaram que a adição dos cátions durante a síntese induz a precipitação de nano-aglomerados constituídos de HPW e dos cátions dopantes. A análise do XANES na borda K do Zn sugere que os cátions dopantes Zn2+ estão associados aos heteropoliânions em aglomerados do sal [Zn(OH2)6]x/2Hx-3PW12O40. A imobilização destes aglomerados na rede de organosilicato durante a deposição dos filmes acarreta na preparação de filmes com maior quantidade incorporada de fosfotungstato, como demonstrado pela análise de XRF. A formação dos aglomerados é favorecida pela presença dos cátions maiores, sendo que a adição do Ba2+, que possui maior raio iônico dentre os cátions aqui estudados, permite a incorporação de quase sete vezes mais fosfotungstatp no filme de Ormosil. Essa maior incorporação dea espécie fotoativa nos filmes híbridos se reflete no aumento resposta fotocrômica dos filmes dopados de 35% (amostra dopada com Mg2+) até 685% (amostra dopada com Ba2+). Assim, a adição dos cátions, sobretudo daqueles com maior raio iônico, durante a síntese sol-gel do nanocompósito Ormosil-fosfotungstato representa uma estratégia simples e bastante reprodutível para a preparação de filmes com propriedades fotocrômicas aprimoradas. A elevada resposta fotocrômica dos filmes dopados os torna bons candidatos a serem aplicados como dosímetros colorimétricos da radiação UV. / In this study photohromic materials wer prepared by the entrapment of the Keggin heteropoyoxometalate phosphoungstate [PW12O40]3 (HPW) in a Ormosil (Organically Modified Silicates) hybrid matrix. We evaluated the impact of the addition of the divalent cations Zn2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ and Ba2+ on the properties of Ormosil-phosphotungstate films. The materials were prepared by sol-gel route and deposited as thin films on different substrates by dip coating method. The formation of the hybrid organosilicate network and the presence of the Keggin heteropolianion [PW12O40]3- were confirmed by FTIR and Raman vibrational spectroscopies. The x-ray diffractograms of the xerogels samples indicated that the materials present semi-crystalline behavior. A broad diffraction peak in the 2θ<10° region pointsto the possible formation octasilsesquioxane discrete units and/or silicate lamellae. Transmission electron microscopy studies revealed that the cations addition during the sol-gel synthesis induces the precipitation of nano-agglomerates composed of HPW and the doping cations. Zn K-edge XANES analysis suggests that the Zn2+ doping cations are associated to the heteropolianions forming [Zn(OH2)6]x/2Hx-3PW12O40 salt agglomerates. The entrapment of these agglomerates in the organosilicate network during dip-coating deposition results in the preparation of films with enhanced incorporation of phosphotungstate as demonstrated by XRF analysis. Ba2+ doping enhances in almost seven times the amount of incorporated phosphotungstate. This behavior is explained by the fact that as the solubility of polyoxometalate salts greatly decreases with the increase counter cation size, the formation of the agglomerates is favored in the presence of the larger cations (Sr2+ and Ba2+). The enhanced incorporation of the photoactive specie reflects on the phtochromic response of the doped hybrud films, wich increases in the range of 35% (Mg2+ doped sample) to 685% (Ba2+ doped sample). Therefore, the addition of the cations during sol-gel synthesis of the Ormosil-phosphotungstate nanocomposite represents a simple and reproducible strategy for the preparation of films with enhanced photochromic properties. These highly photochromic hybrid films are promising candidates for the design of practical UV-sensing devices and dosimeters.

Submitted by LUCAS BRAGA DE MELLO null (lucaomello12@gmail.com) on 2016-10-10T23:06:13Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO MESTRADO Lucas Prata PDF.pdf: 1870553 bytes, checksum: 6998aa62034574fa649ce2ba13deebdf (MD5) / Rejected by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo a orientação abaixo: O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. O arquivo submetido não contém a folha de aprovação. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija esta informação e realize uma nova submissão com o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-10-11T16:02:02Z (GMT) / Submitted by LUCAS BRAGA DE MELLO null (lucaomello12@gmail.com) on 2016-10-11T23:16:56Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO MESTRADO Lucas Mello Versão Final PDF.pdf: 3076697 bytes, checksum: adb1c134f37b4f27c08705c14999bfeb (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-10-17T17:32:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mello_lc_me_rcla.pdf: 3076697 bytes, checksum: adb1c134f37b4f27c08705c14999bfeb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-17T17:32:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mello_lc_me_rcla.pdf: 3076697 bytes, checksum: adb1c134f37b4f27c08705c14999bfeb (MD5) Previous issue date: 2016-10-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O processo Sol-Gel tem permido preparar materiais vítreos ou vítro-cerâmicos com novas composições com alto grau de pureza, homogêneos, materiais híbridos orgânicos e inorgânicos (OIHM) e até materiais impossíveis de serem preparados por processos convencionais. Um dos melhores sistemas para obtenção dos OIHM de sílica (ORMOSIL – Silicato Organicamente Modificado) é a reação combinada com alcoóxidos de Silício como o TEOS (Tetraetilortosilicato) e alcoóxidos funcionalizados como o GPTS (3-Glicidoxipropil-trimetoxisilano). A Prata, é aplicada em diversas áreas como por exemplo, em pinturas a base de Prata (utilizados para circuitos impressos), em filmes fotográficos, películas de vidros dentre várias outras aplicações. Dois efeitos encontrados quando uma amostra GTD-Ag (Amostra com a dopagem de AgNO3), irradiada por uma lâmpada UV e tratada a temperatura (acima de 80 °C), são os efeitos fotocrômicos e termocrômicos. Para o efeito fotocrômico, a irradiação por lâmpada UV, produz partículas de prata oxidadas (Ag+) que transformam-se em partículas de prata reduzidas (Ago), ocorrendo-se assim, o escurecimento dos filmes (redução). O clareamento das amostras GTD-Ag (oxidação), foi obtido através de um agente oxidante, o H2O2. Para observar o efeito termocrômico, as amostras GTD-Ag, são tratadas em forno convencional em temperaturas de 80 °C à 550 °C em atmosferas de N2 e ambiente. No tratamento térmico em atmosfera de N2, foi possível observar o escurecimento (redução) da amostra, a partir da temperatura de 80 °C, e em tratamento térmico à atmosfera ambiente, observamos um clareamento da amostra (oxidação), a partir da temperatura de 200 °C. Utilizando a técnica de análise térmica diferencial (DTA), foi possível verificar a óxido-redução da amostra GTD-Ag, quando tratada em atmosfera ambiente, em temperaturas superiores a 150 °C. Comportamento semelhante é observado para as amostras GTD (Amostra sem dopagem de AgNO3), em temperaturas acima de 200 °C, ocorrendo um efeito conhecido por pirólise, que no nosso caso é a degradação do grupo epóxi. / The sol-gel process has allowed prepare vitreous or vitro-ceramic materials with novel compositions with high purity, homogeneous, organic and inorganic hybrid materials (OIHM) and impossible materials to be prepared by conventional methods. One of the better systems for obtaining OIHM silica (ORMOSIL - Silicate Organically Modified), is the combined reaction of silicon alkoxides such as TEOS (Tetraethylorthosilicate), and functionalised alkoxides such as GPTS (3- Glycidoxypropyl-trimethoxysilane). The Silver is applied in various areas such as Silver paintings (used for printed circuits) on photographic films, glass films among many other applications. Two effects found when a GTD-Ag sample (Sample with AgNO3 doping) irradiated by a UV lamp and treated at temperatures (above 80 °C), are photochromic and thermochromic effects. For the photochromic effect, the UV irradiation lamp produces oxidized silver particles (Ag+) which becomes reduced particles silver (Agº), occurring to thereby darkening of the films (reduction). The samples of the bleaching GTD-Ag (oxidation) were obtained by an oxidizing agent H2O2. To observe the thermochromic effect, the GTD-Ag samples are treated in a conventional oven at temperatures of 80 °C to 550 °C in N2 atmosphere and ambient. In the heat treatment in N 2 atmosphere, was observed to darkening (reduction) of the sample from the 80 °C temperature and treatments to the ambient atmosphere, we observed a whitening of the sample (oxidation) at low temperature 200 °C. Using the differential thermal analysis (DTA), we found the redox sample GTD-Ag, when treated in atmosphere ambient at temperatures above 150 °C. Similar behavior is observed for the GTD samples (Sample undoped AgNO3) at temperatures above 200 °C, occurring an effect known by pyrolysis which in our case is the degradation of the epoxy group.

Orientador: Fábio Simões de Vicente / Banca: Dário Antônio Donatti / Banca: Agnaldo Aparecido Freschi / Resumo: O presente trabalho avalia o comportamento fotocrômico do heteropoliânion ácido 12-fosfotúngstico (HPW), dopante da matriz híbrida de Sílica, GPTS:TEOS. O efeito fotocrômico (EF) é dado pelo fotoescurecimento de uma espécie química, promovido por radiação eletromagnética, no caso o ultravioleta (UV), seguido do clareamento, depois de cessada a radiação. Este processo reversível é recorrente da oxi-redução eletrônica gerada no HPW. A matriz de Sílica (Dióxido de Silício) funcionalizada foi preparada a partir da hidrólise na mistura de Tetraetoxisilano (TEOS) e 3-Glicidoxipropiltrimetoxisilano (GPTS), importantes componentes que promovem grande valor de maleabilidade e suporte estrutural, devido a formações características dos aglomerados de grupos epóxi, presente no GPTS. As amostras foram obtidas a partir do processo Sol-Gel na forma de filmes finos em substrato de vidro por dip-coating (imersão/emersão controlada) e Xerogéis monolíticos, sem substrato, formados através da evaporação dos solventes envolvidos neste processo. A secagem à pressão ambiente e temperatura fixa em 80 °C permitiu uma boa produção de amostras e análises de absorção óptica e do comportamento térmico em relação às constantes de tempo no fotocromismo de filmes. Bandas com picos em 484 nm e 741 nm formaram-se dando uma coloração azul escura à amostra inicialmente incolor. A reversibilidade do fenômeno aconteceu em ambiente escuro e na presença de O2. Os solventes usados no processo de dopagem agiram de diferentes formas, elevando a absorção óptica de uma amostra em relação à outra após 50 dias mantidas a 40 °C: pode-se relacionar um efeito mais escuro (aumento de 59% na absorção) em filmes dopados com HPW dissolvidos por Tetrahidrofurano (THF) enquanto filmes dopados com HPW dissolvidos por Etanol Absoluto (EtOH) aumentaram seus níveis de absorção em 29%, ambos com a mesma concentração do cromóforo na... / Abstract: This work evaluates the photochromic effect of the heteropolyacid 12-phosphotungstic acid (PWA) when allied to GPTS:TEOS, a hybrid Silica matrix. The Photochromic Effect is given by the photodarkening of a chemical specie, promoted by electromagnetic radiation, in this case UV, followed by a thermal bleaching, after ceased UV exposition. This reversible process occurs from an electronic oxi-reduction generated in PWA. Functionalized silica (Silicon dioxide) were prepared by hydrolysis on the mixture of Tetraethylorthosilicate (TEOS) and 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTS), important components involved in this process, given their capacity on the development of great bulk value materials and structural support, promoted by the functionalized silica agglomerates formation, due to the epoxy group from GPTS. Samples were fabricated by the Sol-Gel process, on the form of thin films on glass substrates by dip-coating (controlled immersion) and also monolithic Xerogels, no substrates, formed by the evaporation of the solvents involved at the process. The ambient pressure drying and fixed temperature at 80 °C allowed a good sample production and analysis such as optical absorbance and thermal behavior in relation to film photochromism time-constants. Bands with peaks at 484 nm and 741 nm were formed giving a bluish coloring to the sample, initially colorless. The reversibility on the phenomena, happened in a dark ambient and in the presence of O2. The solvents used on the doping process acted differently in comparison, elevating optical absorbance of one sample compared to the other after 50 days at 40°C: we relate a darker effect (absorption increase of 59%) on films doped with HPW solved in Tetrahydrofunran (THF) while the films doped with HPW solved in Ethanol (EtOH) had the absorption levels increased by 29%, both with same concentration of the chromophore in solution. Transmittance measures in a determined band wavelength (emission... / Mestre

Orientador: Fábio Simões de Vicente / Banca: Dario Antonio Donatti / Banca: Agnaldo Aparecido Freschi / Resumo: A isomerização fotoinduzida transcis reversível de azocompostos tem sido extensivamente estudada nas últimas décadas. A fotoisomerização transcis das moléculas azoaromáticas ocorre quando estas moléculas fotocromáticas são expostas à irradiação de luz com comprimento de onda apropriado. A incorporação desses azocompostos em matrizes poliméricas tem originado materiais com potenciais aplicações em diversos campos como óptica não linear e sistemas de armazenamento óptico. Esse trabalho é dedicado à preparação e caracterização óptica de filmes de ORMOSIL (silicatos organicamente modificados) dopados com os azocorantes Methyl Red (MR) e Methyl Orange (MO). Estes materiais híbridos combinam as vantagens do processo sol-gel, com características específicas de polímeros orgânicos, permitindo o processamento de filmes finos, sem fraturas e fissuras. As amostras foram preparadas via processo sol-gel, a partir do alcóxido 3-glicidoxipropiltrimetoxissilano (GPTMS) dopado com MR e MO. A matriz foi depositada em forma de filmes finos sobre lâminas de vidro pela técnica de revestimento por imersão (dip coating). Para as caracterizações ópticas dos filmes foram realizadas medidas de espectroscopia de absorção UV/Vis, que permitiu a identificação das bandas de absorção e sua variação quando expostas a um feixe de luz. Os filmes mostraram mudanças reversíveis no seu espectro de UV/Vis de absorção relacionada com a fotoisomerização de trans-cis induzida pela luz quando expostos a um LED branco de alta intensidade. O efeito fotocrômico apresentado pelas amostras foi analisado em diferentes irradiâncias do feixe de excitação, onde foi possível a determinação das constantes de tempo para cada irradiância. Também foi analisado o fotocromismo na presença de bombeio óptico em diferentes temperaturas, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The reversible photoinduced trans  cis isomerization of azo dye-doped compounds has been extensively studied in the last decades. The trans  cis photoisomerization of azodye molecules occurs when these photochromic molecules are photo-selected by linearly polarized light of appropriate wavelength. The incorporation of these azo compounds in polymeric matrices has given rise to materials with potential applications in various fields as nonlinear optics and optical storage systems. This work is dedicated to the preparation and optical characterization of ORMOSIL (Organic Modified Silicates) films doped with Methyl Red (MR) and Methyl Orange (MO) azo dyes. These hybrids materials combine the advantages of sol-gel process with specifics characteristics of organic polymers, allowing the preparation of thin films without fractures or cracks. ORMOSIL samples were prepared by sol-gel process derived from 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTS) alkoxide doped with MR and MO. MR and MO-doped GPTS-derived thin films were deposited onto glass slides by dip-coating technique. In order to characterize optically, UV/Vis absorption spectroscopy measurements were performed, which allowed the identification of the absorption bands, and its variation when exposed to a light beam. Films samples showed reversible changes in its UV-Vis absorption spectrum related to the trans-cis photoisomerization induced by light when exposed to a cold white LED. The photochromic effect of the samples was analyzed at different light intensities of the excitation beam, where it was possible to determine the time constants for each irradiance. It was also analyzed in the presence of optical pumping at different temperatures, allowing the determination of the activation energy of the cis-trans photoisomerization process ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Fotocromismo refere-se ao fenômeno reversível no qual um material altera sua coloração quando irradiado com luz. Neste trabalho, é analisada a estrutura de materiais híbridos formada por poliânions de ácido 12-tungstofosfórico (H3PW12O40, HPW) HPW) inseridos em uma matriz de silicatos orgânico-inorgânica (ormosil). Estes materiais apresentam atividade fotocrômica na faixa do UV (~200nm). Os complexos analisados correspondem a formulações contendo 3-aminopropiltrietóxisilano (APTS), butironitrilatrietoxisilano (BUT), feniltrietóxisilano (FTS), tetraetilortosilicato (TEOS) e 3-glicidoxipropilltrimetóxisilano (GLYMO), com concentrações variadas dos precursores, objetivando o controle da resposta fotocrômica, visando a aplicação destes materiais em dosímetros de UV de baixo custo. Os complexos são constituídos de três componentes principais: a matriz inorgânica de silicatos, responsável pelas propriedades mecânicas dos complexos; os grupos orgânicos, que fornecem elétrons para a redução do HPW; e o poliânion de HPW, que é responsável pelo efeito fotocrômico. O objetivo deste trabalho é obter uma descrição da estrutura das três partes do híbrido e a da interação entre elas, que permita avançar na compreensão do fenômeno fotocrômico e oriente no processo de preparação destes complexos. Foi utilizada a técnica da Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de alta resolução em estado sólido de 31P, 29Si e 13C para analisar, respectivamente, os ambientes de coordenação do poliânion, a distribuição de espécies de silicatos na rede inorgânica e o estado dos grupos orgânicos vinculando a rede com os poliânions. Através de técnicas como a ressonância dupla de eco de spin (SEDOR) entre 1H e 31P, e a correlação heteronuclear (HETCOR) 1H-29Si, foi obtida informação de mais longo alcance sobre o ambiente de coordenação do HPW e da distribuição relativa de espécies da rede inorgânica. Os resultados de 31P-RMN mostram que em todos os complexos analisados os poliânions de HPW se mantêm íntegros e estão diluídos na matriz ormosil, sem existir segregação em ambientes hidratados. Mediante a RMN de 31P, não foram constatadas diferenças estruturais significativas com relação à interação dos grupos amina e nitrila com o poliânion. Os resultados de RMN de 29Si revelam uma matriz amorfa do ormosil, contendo espécies tetraédricas SiO4 e grupos de organosilicatos com uma e duas ligações Si-C. A conectividade média da matriz de ormosil é invariante entre os diferentes complexos. Os experimentos de 13C-RMN mostram que o GLYMO é o único precursor cujo grupo funcional sofre algum tipo de reação, resultando em grupos diol que restringem a mobilidade do poliânion. Foi demonstrada pela primeira vez a possibilidade de analisar o processo fotocrômico através de RMN de 31P em amostras irradiadas, verificando a reversibilidade do processo a nível atômico. / The photocromic effect is the reversible change in the color of a material upon irradiation in the range UV-VIS-IR. In this work, the structure of photochromic ormosils complexes based on 12-phosphotungstic acid (H3PW12O40, HPW) was analyzed. These hybrid materials exhibit photochromic response in the UV range (~200nm). The analyzed compositions contain 3- aminopropyltriethoxysilane (APTS), butyronitriletriethoxysilane (BUT) and phenyltriethoxysilane (PhTS), tetraethylortosilicate (TEOS) and 3- Glycidoxypropyltrimethoxysilane (GLYMO), which where developed aiming to control the photochromic response for application of these materials in low-cost UV dosimeters. The structure of these complexes has three main building blocks: the inorganic silica matrix, responsible for mechanical properties; the HPW polyanion, responsible for the photochromic response; and the organic functionalities, providing electrons to the HPW during the reduction process induced by irradiation. The aim of this work is to obtain a structural description of these parts of the hybrid complexes, and their mutual interaction. This picture is relevant to the comprehension of the photochromic effect and to improve the preparation routes for these materials. High-resolution solid-state Nuclear Magnetic Resonance (NMR) techniques of 31P, 29Si and 13C NMR were applied to analyze, respectively, the polyanion coordination environment, the distribution of silicate species in the inorganic network, and the state of the organic functionalities linking the network with the polyanions. Using techniques based on the heteronuclear dipolar coupling, such as -31P Spin-Echo Double Resonance (SEDOR), and -29Si heteronuclear correlation (HETCOR), structural information on the 1H environment around 31P and the relative distribution of silicon species was obtained. The 31PNMR results show the chemical integrity of HPW polyanions in all complexes and the absence of segregation of these species in hydrated compounds. No significant differences were detected in the interaction of the polyanion with amine or nitride groups. The 29Si-NMR results reveal an amorphous ormosil matrix containing tetrahedral SiO4 species and organosilicates with one and two Si-C bonds. The average connectivity of the ormosil matrix is the same in all complexes. The 13C-NMR experiments show that GLYMO is the only reactive organic component, generating diol groups restricting the mobility of the HPW polyanion. Also, the possibility to analyze the photochromic process by 31P-NMR was demonstrated, verifying the reversibility of the process at atomic level.

Nesse estudo procurou-se avaliar o impacto do aditivo dióxido de titânio, mistura anatase-rutila, no comportamento fotocrômico de nanocompósitos baseados em materiais híbridos do tipo silicatos orgânicos (Ormosis) contendo ácido fosfotúngstico, \'H IND.3\'PW IND.12\'O IND.40\'. O material híbrido foi obtido via processo sol-gel tendo sido caracterizado quanto à sua morfologia por Microscopia óptica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), que mostrou que os filmes em geral são pouco rugosos e homogêneos. Estudos de Espectroscopia Vibracional (Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho e Raman) confirmaram a integridade do heteropoliânion fosfotungstato e a formação de uma rede tridimensional de silicatos, assim como, permitiram identificar a abertura do anel oxirano para formar um poli(óxido de etileno) ramificado, caracterizando a formação de um material híbrido classe II. A Espectroscopia de absorção na região do Ultra-violeta visível (UV-vis) ou espectroscopia eletrônica, além de confirmar a integridade química da espécie fosfotungstato, permitiu acompanhar a formação de heteropoliazuis mono- e duplamente reduzidos de maneira quantitativa. A cristalinidade dos materiais foi avaliada por Difração de raios-x (DRX) e mostrando que o sólido resultante é amorfo. Os estudos espectroscópicos permitiram inferir que a interação entre os polioxometalatos e as nanopartículas de \'TI\'O IND.2\' deve ser fraca, entretanto, estudos posteriores são necessários para confirmar isto. A adição de nanopartículas leva a um material mais sensível à radiação UV, entretanto, não há uma correlação linear entre massa de nanopartículas adicionada e variação de absorbância devido à irradiação. / In this study we evaluated the impact of the additive titanium dioxide, anatase-rutile mixture, Photochromic behavior of nanocomposite materials based on hybrid organic-type silicates (Ormosia) containing phosphotungstic acid, \'H IND.3\'PW IND.12\'O IND.40\'. The hybrid material was obtained via sol-gel process has been characterized for their morphology by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM), which showed that the films are often little rough and smooth. Studies of Vibrational Spectroscopy (Absorption Spectroscopy in the infrared and Raman) confirmed the integrity of phosphotungstic acid and the formation of a three-dimensional network of silicates, as well as the opening of the oxirane ring to form a poly (ethylene oxide) branched characterizing the formation of a hybrid class II material. The absorption spectroscopy in the region of Ultra-violet visible (UV-vis) to confirm the chemical integrity of phosphotungstate species, allowed us to track the formation of mono-and doubly heteropolyblues reduced quantitatively. The crystallinity of the materials was evaluated by x-ray diffraction (XRD) and showed us that the resulting solid is amorphous. The spectroscopic studies allowed us to infer that the interaction between polyoxometalates and \'TI\'O IND.2\' nanoparticles should be weak, however, further studies are needed to confirm this. The addition of nanoparticles leads to a material more sensitive to UV radiation, however, there is not a linear correlation between mass of nanoparticles added and absorbance variation due to irradiation.